Immagina che ci sia uno stormo di robot aerei alla ricerca di un escursionista smarrito. Devono coprire una vasta area di cespugli remoti e un comandante centrale non funzionerà perché sono così sparsi.

Così, Invece, i robot lavorano in modo cooperativo per calcolare il modo migliore per coprire e cercare questa vasta area in modo accurato e rapido.

Questo scenario è meno Black Mirror di quanto sembri, e più su come concentrarsi su soluzioni pratiche per lavori difficili da svolgere per gli esseri umani, afferma la dott.ssa Arlie Chapman della Melbourne School of Engineering.

Descrivendo il focus della sua ricerca in ingegneria meccatronica, Il dottor Chapman afferma che "è incentrato sulla robotica multi-veicolo, o tanti robot che lavorano insieme per raggiungere un obiettivo comune".

Gli ingegneri meccatronici esplorano gli sviluppi nell'automazione e nella produzione, combinando più discipline dell'ingegneria. E può comportare la creazione di macchine intelligenti che sono consapevoli dell'ambiente circostante e possono prendere decisioni autonome.

Il Dr Chapman lavora specificamente nel campo dei multi-veicoli, o sciame, robotica.

E sta prendendo a calci obiettivi seri in STEM. Nel 2018, La dott.ssa Chapman ha ricevuto una borsa di studio L'Oréal e UNESCO For Women in Science, celebrare i risultati di donne eccezionali in STEM in varie fasi della carriera.

Utilizzando una combinazione di meccanica, ingegneria elettrica e software per costruire i robot, Il dott. Chapman quindi programma i veicoli utilizzando algoritmi per reagire e pensare in modo autonomo.

"Ci sono vantaggi nell'usare molti velivoli senza pilota (UAV) più piccoli al posto di uno grande, in particolare per lavori come la pulizia di una fuoriuscita di petrolio, monitoraggio ambientale o ricerca di sopravvissuti al crollo di una miniera, "dice il dottor Chapman.

Non solo c'è l'elemento della ridondanza con veicoli più piccoli:perdere un piccolo UAV in un gruppo è meno problematico che perdere un singolo grande UAV, ma ci sono anche i vantaggi dell'implementazione. Per una cosa, c'è la capacità di copertura migliorata e il costo ridotto.

"Uno sciame di piccoli robot economici, ciascuno con poca capacità, può sostituire un costoso robot ad alta capacità, " lei dice.

In Australia, Gli UAV sono ora utilizzati per il monitoraggio agricolo, nonché per il surf e il salvataggio nell'oceano, il che significa portare a termine il lavoro più velocemente, il che è particolarmente importante per le applicazioni sensibili al fattore tempo.

Attualmente per operazioni di soccorso, è necessario un salvagente addestrato per pilotare l'UAV. Ma non sarebbe più facile se l'UAV potesse funzionare in modo autonomo, che evita di portare il salvagente lontano dalla loro area di competenza, mentre aggiungi un altro paio di "occhi" che guardano i nuotatori nel surf?

Ma il surf a volte mortale in Australia è solo un pericolo che può essere monitorato dalla ricerca della dottoressa Chapman e del suo collega.

"Nelle operazioni di estinzione degli incendi boschivi, i sistemi autonomi possono lavorare insieme agli esseri umani. Uno stormo di veicoli aerei potrebbe supportare i vigili del fuoco fornendo informazioni critiche sulle mutevoli condizioni del fuoco.

"Mentre i vigili del fuoco si muovono con il fronte del fuoco, il gregge può muoversi di concerto, posizionarsi meglio per raccogliere e trasmettere informazioni più significative. Questa si chiama interazione uomo-sciame, "dice il dottor Chapman.

Sebbene possa sembrare tecnologicamente intimidatorio, La dottoressa Chapman afferma che parte del suo lavoro consiste nel comunicare "soluzioni facilmente comprensibili a problemi davvero complessi". E sta usando quell'abilità per riportare i benefici nei risultati del mondo reale, nel surf, nella fattoria e nel deserto.

Anche il potenziale per il lavoro del dottor Chapman di avere un impatto su più settori è di vasta portata, compresi aerospazio e difesa, infrastrutture critiche e logistica, robotica agricola, e persino l'automazione nel settore minerario. E torna al suo obiettivo di rimuovere l'elemento umano da "noioso, compiti sporchi e pericolosi”.

Mentre la sua ricerca guarda al futuro, Anche l'ispirazione del dottor Chapman viene dalla natura.

"Sono sempre stato molto basato sulla matematica. L'opportunità di guardare qualcosa che si esibisce e ballare sulla tua matematica è molto eccitante. Puoi guardare i pesci che sciamano, o uno stormo di uccelli e puoi scrivere la stessa equazione per i robot, " lei dice.

Ma il dottor Chapman afferma che c'è anche una crescente opportunità per l'interazione e la collaborazione uomo-robot, unendo le forze per risolvere le grandi sfide della società.

"Nel futuro, Gli UAV diventeranno meno appariscenti, agire come raccoglitori di big data, " afferma il dott. Chapman. "I veicoli più piccoli saranno un componente fondamentale qui, raccolta silenziosamente in tempo reale, informazioni a volo d'uccello fondamentali affinché i sistemi interconnessi funzionino bene in forma aggregata".

"Questi robot potrebbero fornirci dati affidabili che aumentano la nostra conoscenza del mondo. Irrigazione di precisione delle colture, Per esempio, potrebbe fornirci mappe più accurate dell'erosione del suolo, salute delle colture e deflusso dell'acqua, riducendo anche al minimo il consumo di acqua, " lei dice.

Così, robot e umani che lavorano insieme.

Questa interconnettività è qualcosa che, secondo il dottor Chapman, è una tendenza che vedremo aumentare nell'ingegneria del futuro. Che si tratti di utilizzare i robot per migliorare l'efficienza dei soccorsi coordinati nel ripristino di emergenza o di migliorare le reti di trasporto interconnesse, il potenziale della robotica multi-veicolo per aiutare gli esseri umani è illimitato.

"Speriamo di creare un giorno uno sciame robotico in grado di esibirsi e ballare come uno stormo di storni, il tutto attraverso la matematica e l'ingegneria".